Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Общая архитектура сетей нового поколения (NGN)
Автор: Сурова Евгения Александровна
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Общая архитектура сетей нового поколения (NGN)
Автор: Сурова Евгения Александровна
Тема: Общая архитектура сетей нового поколения (NGN)1. Проблемы перехода к сети нового поколенияСложность создания NGN заключается в том, что сети фиксированной, мобильной связи и Internet построены по разным стандартам и используют индивидуальное программное обеспечение, что тормозит развитие рынка услуг.Главная задача телекоммуникационного сообщества – создание такой архитектуры сети, чтобы ПО предоставления услуг не зависело от вида сети или технологии доставки информации.Решение этой задачи призвана обеспечить концепция открытого доступа. Одна из практических реализаций этой концепции – архитектура Parlay.Для построения мультисервисной сети необходимы следующие средства:транспортные каналы и протоколы, способные поддерживать доставку информации любого типа (речь, видео, данные); оборудование доступа к такой сети; разнообразные терминальные устройства. Требуется объединить существующие сети разных операторов (традиционные ССОП, сети мобильной связи и IP-сети) в единую сеть. Это же можно назвать конвергенцией существующих сетей, принадлежащих разным операторам, и технологий, что является общепринятым решением проблемы. Но это «просто» только на первый взгляд.Сегодня еще нет технологий, которые бы полностью удовлетворяли запросам перспективной мультисервисной сети. Однако технологические решения, способные стать ее основой, существуют уже сейчас, то есть можно построить прообраз мультисервисной сети, который со временем сможет эволюционировать к мультисервисной сети будущего.Функциональная модель NGN принципиально отличается от использовавшихся до сих пор моделей телекоммуникационных сетей. В частности, узлы PSTN выполняют множество функций:обработка вызова с помощью обмена сигнальной информацией; маршрутизация; коммутация каналов; предоставление ограниченного набора услуг (справочных); сбор и обработка данных о длительности сеанса связи; тарификация и др. Интерфейсы между этими функциями не стандартизованымеждународными организациями стандартизации, являются фирменными. Это свойство узлов старых сетей (PSTN, PDN) не позволяет операторам сетей и провайдерам услуг самостоятельно модифицировать функции сетевых устройств и обеспечивать их согласование с помощью стандартных интерфейсов. Первым шагом на пути разделения жестко связанных функций узлов старых сетей стала технология ISDN. В узлах ISDN функции обработки вызовов были отделены от функций коммутации. На каждом узле была создана служба сигнализации, использующая отдельную подсеть пакетной коммутации. Топология этой подсети отличается от топологии сети, обеспечивающей коммутацию каналов, предназначенных для транспортировки данных пользователей.Жесткая конкуренция и внедрение передовых технологий доставки информации ведут к снижению цен за пересылку данных через транспортные сети. Как операторы сетей, так и провайдеры услуг могут рассчитывать на стабильные доходы только при наличии современных высокоэффективных и расширяемых коммутационных и транспортных средств, а также при предоставлении расширенного набора услуг.Чтобы услуга была прибыльной, операторы сетей должны иметь возможность предоставлять новые услуги, не затрагивая средства доставки информации.Это означает создание открытой стандартизованной архитектуры на базе соответствующих протоколов, таких, как SIP (Session Initialization Protocol), аналогично модели, принятой в Internet. В результате пользователи получат возможность использовать новые голосовые услуги, предлагаемые провайдерами, и обращаться к новым услугам сторонних разработчиков, создаваемых с помощью технологий прикладного программирования, например, Java.Целью международного сотрудничества является реализация стремлений программистов – создание единого прикладного программного интерфейса (API) для мировой индустрии телекоммуникаций.2. Модель NGNВ концепции NGN заложена идея конвергенции существующих сетей и технологий (ССОП, сетей мобильной связи и IP-сетей).Конвергенция - процесс постепенного сближения различных технологий и служб связи с целью унификации оборудования и расширения функциональных возможностей.Сеть следующего поколения (NGN) – это концепция построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений. В состав NGN входит универсальная транспортная платформа с распределенной коммутацией.Взаимодействие сетей друг с другом обеспечивается с помощью шлюзов (Gateway) – аппаратно-программных средств сопряжения сетей разнородной архитектуры с разными протоколами и форматами данных. Шлюзы выполняют основную роль при взаимодействии пакетной и телефонной сетей. Технологические решения, способные стать основой NGN, существуют уже сейчас.Требования, которым должен удовлетворять мультисервисная сеть:гарантированное качество обслуживания (QoS) пользователей; доставка информации, чувствительной к задержке, в реальном масштабе времени; обеспечение передачи данных с требуемой скоростью; централизованное управление сетью. Основная задача сетей нового поколения заключается в обеспечении взаимодействия существующих и новых телекоммуникационных сетей, поддерживаемых единой инфраструктурой для передачи любых видов информации (голоса, данных, видео).Для транспортной сети следует подобрать такую технологию, которая удовлетворяла бы первым трем требованиям. Но при этом нельзя упускать из виду, что NGN должна взаимодействовать с существующими в наше время телекоммуникационными сетями и быть приспособленной к совершенствованию.Логично отталкиваться от наиболее развитой сегодня технологии доставки TCP/IP и взять за основу протокол IP. Он удовлетворяет третьему требованию и, благодаря технологии VoIP (передачи речи по IP-сетям), отвечает второму.Однако протокол IP не обеспечивает гарантированного качества обслуживания. Несомненным лидером в транспортных технологиях является многопротокольная коммутация с помощью меток (MPLS).На входе в сеть MPLS IP-адресу ставится в соответствие короткий идентификатор определенного формата, которым и оперируют коммутирующие маршрутизаторы MPLS, так что им не нужно расходовать время на анализ заголовков пакетов, благодаря чему существенно сокращается общее время доставки (рисунок 1).При использовании технологии MPLS соответствие между пакетом и путем (маршрутом) устанавливается один раз на входе в домен MPLS.Рис. 1 Пример доставки информации с помощью технологий TCP/IP и MPLSМногопротокольная коммутация с использованием меток(MPLS) - этоспособ распознавания потоков пакетов с одинаковым маршрутом и присваивания им меток, с помощью которых эти пакеты коммутируются в сетевых узлах (LSR) без полного раскрытия заголовка. Каждый LSR содержит таблицу, которая ставит в соответствие паре «входной интерфейс, входящая метка» пару «выходной интерфейс, исходящая метка». Получив пакет, LSR определяет для него выходной интерфейс (по входящей метке и номеру интерфейса, куда пакет поступил). Входящая метка заменяется исходящей (записанной в соответствующем поле таблицы), и пакет пересылается к следующему LSR (рисунок 2). Вся операция требует лишь одноразовой идентификации значений в полях одной строки таблицы и занимает гораздо меньше времени, чем сравнение IP-адреса отправителя с адресным префиксом в таблице маршрутов при традиционной маршрутизации. Технология MPLS предусматривает два способа пересылки пакетов. При первом способе каждый маршрутизатор выбирает следующий участок маршрута самостоятельно (децентрализованная маршрутизация), а при другом заранее задается цепочка маршрутизаторов (централизованная маршрутизация), которые должны коммутировать пакет. Второй способ основан на том, что маршрутизаторы на пути следования пакета действуют в соответствии с инструкциями, полученными от одного из LSR данного пути, коммутируемого с помощью меток LSP (обычно от нижнего, что позволяет совместить процедуру "раздачи" этих инструкций с процедурой распределения меток).Рис. 2 Коммутация пакетов с помощью меток в LSRПоскольку принадлежность пакетов тому или иному классу доставки (FEC) определяется не только IP-адресом, но и другими параметрами, нетрудно организовать разные LSP для потоков пакетов, предъявляющих разные требования к качеству доставки. Каждый FEC обрабатывается отдельно от остальных не только в том смысле, что для него образуется свой LSP, но и в смысле доступа к общим ресурсам (полосе пропускания канала, буферному пространству). Поэтому технология MPLS позволяет очень эффективно поддерживать требуемое качество доставки информации, соблюдая предоставленные пользователю гарантии. Однако, для поддержки гарантированного качества доставки пакетов недостаточно использования одного протокола MPLS. Необходим симбиоз с механизмами управления трафиком и/или механизмами резервирования ресурсов, например, протоколом резервирования ресурсов(RSVP).Сеть нового поколения включает, помимо транспортной платформы, платформу управления и сигнализации, реализуемую на базе новых программно-аппаратных комплексов, за которыми закреплено название Softswitch (гибкая система управления коммутацией), а также платформу серверов, обеспечивающих необходимый набор услуг. В настоящее время разработаны универсальные открытые интерфейсы, позволяющие гибко настраивать взаимодействие между этими платформами.В сети нового поколения функции создания и предоставления услуг и приложений отделяются от функций управления вызовом и ресурсами коммутации, а также создаютсястандартизованные интерфейсы между уровнями, выполняющими эти функции.Уровневая архитектура сети нового поколения приведена на рисунке 3.Рис. 3 Уровневая архитектура сети нового поколенияВ состав NGN входят сети доступа и транспортная сеть. Сеть доступа(Access Network) эточасть общей сети электросвязи, расположенной между пользователем сети и узлом предоставления услуг. Транспортная сеть(Transport Network) эточасть сети электросвязи, обеспечивающая доставку информационных и служебных сигналов по заданным адресам и состоящая из ряда подсетей с возможно различными принципами их организации и принадлежности к различным операторам.На уровне доступаосуществляется подключение терминалов пользователей к сети на основе применения разнообразных средств и преобразование исходного формата данных в соответствующий формат, используемый для передачи в данной сети. На уровне доступа используются следующие устройства:медиашлюзы доступа (AGW); медиашлюзы сигнализации (SGW); устройства интегрированного доступа (IAD); медиашлюзы соединительных линий (TGW). Медиашлюз (MGW) терминирует (доставляет) вызовы из телефонной сети, компрессирует и пакетирует голос, передает пакеты c компрессированной голосовой информацией в сеть IP, а также проводит обратную операцию для вызовов пользователей телефонной сети из сети IP. В случае вызовов, поступающих от ISDN/PSTN, медиашлюз передает сигнальные сообщения контроллеру медиашлюза. Возможны преобразования протокола сигнализации ISDN/PSTN в сообщения Н.323 средствами самого медиашлюза. Медиашлюз может также поддерживать удаленный доступ, виртуальные частные сети, фильтрование трафика TCP/IP и т.п.Медиашлюз сигнализации (SGW) находится на границе между PSTN и IP-сетью и служит для преобразования сигнальных протоколов и прозрачную доставку сигнальных сообщений из коммутируемой ISDN/PSTN в пакетную сеть. Шлюз сигнализации транслирует сигнальную информацию через сеть IP контроллеру медиашлюза или другим шлюзам сигнализации и обеспечивает взаимодействие с базами данных ID. В интеллектуальных сетях это взаимодействие происходит по протоколу INAP.На уровне коммутации и транспорта осуществляется коммутация пакетов с помощью маршрутизаторов и IP-коммутаторов уровня 3, в которых обработка пакетов выполняется аппаратно. Эти устройства распределены в транспортной сети (WAN). На этом уровне осуществляется предоставление абонентам единообразной и интегральной платформы доставки информации с высоким качеством и большой пропускной способностью.На уровне управления ресурсами транспортной сети осуществляется управление вызовами с использованием требуемого набора протоколов сигнализации. На этом уровне используется многофункциональный объект Softswitch (контроллер медиашлюза) – апофеоз совершенствования телекоммуникационных средств.Softswitch осуществляет управление:вызовами; медиашлюзами (Media Gateway, MG); распределением ресурсов магистральной сети; обработкой сигнальных сообщений; аутентификацией; учетом стоимости услуг; предоставлением абонентам основных речевых услуг связи, мобильной связи, мультимедиа связи, а также интерфейсов программирования приложений (API). Контроллер медиашлюза (Media Gateway Controller, MGC) выполняет регистрацию и управляет пропускной способностью медиашлюза, обменивается сообщениями с узлами ISDN/PSTN. Взаимодействие между MGC и GW (по протоколу MGC/GW) происходит в IP-сети.На уровне услуг и приложений осуществляется предоставление большого разнообразия услуг, а также поддержка целостности установленных соединений. На этом уровне применяются следующие системы:OSS (Operation Support System) –система поддержки эксплуатации, состоящая из двух подсистем: системы управления сетью (NMS) и интегрированной системы тарификации услуг; AS (Application Server)–сервер приложений, используемый для создания и управления логикой различных услуг с добавленной стоимостью и услуг интеллектуальной сети, а также для предоставления инновационной платформы по разработке услуг и предоставления услуг сторонних провайдеров с помощью открытых интерфейсов (API) для программирования приложений; LS (Location Server) сервер местоположения, используется для динамического распределения маршрутов между Softswitch в NGN, определяет возможность установления соединений с пунктом назначения; Сервер RADIUS(Remote Authentication Dial-In User Service) сервер службы аутентификации удаленных вызывающих пользователей (используется для централизованной аутентификации пользователей, шифрования пароля, выбора услуг и фильтрации, а также централизованной тарификации услуг); MRS (Media Resource Server) сервер медиаресурсов, используется для реализации функций выбора среды передачи при организации основных и услуг с добавленной стоимостью (обеспечение тональных сигналов в процессе предоставления услуг, конференцсвязи, интерактивного голосового ответа (Interactive Voice Response, IVR), услуг записанных сообщений и речевого меню); SCP (Service Control Point) узел управления услугами, является основным узлом интеллектуальной сети (IN) и используется для хранения абонентских данных и управления логикой услуг. Протоколы управления шлюзамиВ предыдущие годы были разработаны протоколы управления шлюзами:Simple Gateway Control Protocol (SGCP); Internet Protocol Device Control (IPDC); Media Gateway Control Protocol (MGCP), на основе которого был разработан протокол MEGACO. В настоящее время применяется протокол MEGACO (H.248), разработанный ITU-T совместно с IETF на основе уже существовавшего к тому времени протокола управления медиашлюзом MGCP.Протоколы взаимодействия уровня услуг и приложений с уровнем управления ресурсамиОсновополагающим принципом привлечения новых клиентов является быстрое создание и внедрение требуемых им услуг и приложений. Эта задача может быть решена с помощью открытых интерфейсов прикладного программирования (Application Programming Interfaces, API's), представляющих собой набор типовых программных функций и команд, предназначенных для создания и поддержки различных служб операционной среды. Между уровнем услуг и приложений и уровнем управления ресурсами могут использоваться следующие API:OSA (OpenServiceAccess, OSA) концепция открытого доступа к услугам; ParlayAPI, JAIN, WinAPI – открытые интерфейсы прикладного программирования; SIP (Session Initiation Protocol) – протокол инициализации сеанса; XML (ExtensibleMarkupLanguage) – расширяемый язык разметки, проблемно ориентированный язык для создания Web-страниц. Открытые интерфейсы дают операторам возможность предоставлять абонентам доступ к услугам и приложениям, расположенным как на серверах, принадлежащих этому оператору, так и серверах третьей стороны, вне зависимости от используемого оборудования и операционной системы.Существующие сети должны иметь доступ к NGNс помощью оборудования конечного пользователя (Residential Gateway, RGW) и шлюзов для подключения различных сетей доступа (Access Gateway, AGW):UTRAN-UMTS (универсальная мобильная телекоммуникационная система); сеть радио доступа GSM (Radio Access Net GSM, RAN-GSM); беспроводная абонентская линия (WirelessLocalLoop, WLL); локальная сеть (Local Area Net, LAN); тракты с временным разделением каналов (TimeDivisionMultiplexing, TDM).
